CN110557996A - 一种可持续性盐碱地水田改良方法及混合有机肥 - Google Patents

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Abstract

本发明属于水稻种植技术领域，尤其涉及一种可持续性盐碱地水田改良方法及混合有机肥。本发明水田改良方法包括秋后翻耕施入脱硫石膏、水稻秸秆预处理、混合有机肥制备、春季翻耕施入混合有机肥等步骤。本发明方法将脱硫石膏和混合有机肥结合施用，并采用“秋翻冬灌”技术，进一步改善了盐碱土壤的改良效果，提高了改良后土壤的栽培效率，经试验，本发明方法和混合有机肥可显著提高改良盐碱地的水稻产量。本发明方法以农业和工业废弃物为原料，减少了对环境的污染，而且有利于废弃物的循环再利用，因此是一种可持续发展的土壤改良方法。

Description

一种可持续性盐碱地水田改良方法及混合有机肥
技术领域
本发明属于水稻种植技术领域，尤其涉及一种可持续性盐碱地水田改良方法及混合有机肥。
背景技术
中国东北的松嫩平原地区是世界上三大苏打盐渍土集中分布区之一，尤其在松嫩平原西部存在着大量苏打盐碱地，此类土地土壤贫瘠，含大量盐碱，植被稀少，土壤通气性差，易板结，导致土壤中有机质及微生物含量过低，不适合直接种植水稻。
盐碱地改良的一种重要方法就是秸秆还田，即采用加工处理过的秸秆以覆盖、翻耕等方式施入田块，凭借秸秆在田块中腐熟降解促生的养分提高土壤肥力，最终达到提高下季作物产量的目的。然而，由于盐碱土壤含盐量高，且收获后无水层压盐，导致秸秆分解慢或不完全，土壤改良效率低，甚至可能起到反作用，降低水稻生产效率。
脱硫石膏是燃煤烟气脱硫的产物，其主要成分为硫酸钙，对生态环境而言，我国当前巨大的脱硫石膏排放是一个重要的潜在污染源。各项研究表明，硫酸钙对盐碱土壤的改良有着显著效果，翻耕时施入硫酸钙可以促使硫酸钙与土壤中的苏打盐分发生置换反应，这些盐分进而随灌洗水排出田块。利用脱硫石膏改善盐碱土壤不仅可以直接降低土壤碱度，增强土壤团粒结构，也可以降低洗田水的盐分碱度，进而达到减少环境污染的目的。然而，在生产实践中我们发现，单独使用脱硫石膏进行盐碱土壤改良其效果并不能令人满意，改良后作物的产量增幅较为有限，盐碱土壤利用率还有提高的空间。
发明内容
为了进一步改善盐碱土壤的改良效果，提高改良后土壤的栽培效率，本发明人结合以往利用脱硫石膏和混合有机肥改良盐碱地的经验，开发出了一种可持续性盐碱地水田改良方法以及一种专用混合有机肥，经试验，本发明方法和混合有机肥可显著提高改良盐碱地的水稻产量。
本发明利用燃煤电厂脱硫废弃物，即脱硫石膏，进行盐碱土壤改良。收获后，秋季深翻时施入脱硫石膏粉末，使耕层土壤能够与之得到充分的接触与反应。冬灌时，盐碱土壤中通过与脱硫石膏置换反应产生的中性盐，以及未参加反应的可溶性盐，皆在灌洗过程中溶解并脱离耕层，进而降低了土壤碱性与粘性，增强了土壤的团粒结构。以往采用脱硫石膏深翻的改良方法通常在翻耕之后立即灌水泡田，本发明采用了“秋翻冬灌”的方法，为脱硫石膏中的硫酸钙与土壤中的钠离子提供了充足的反应时间，使得冬灌的排盐作业可以达到更好的效果。
本发明在春季翻耕时加入以牧场的牛粪和农场收获的水稻秸秆混合发酵而成的混合有机肥，进一步促进土壤团粒结构的形成。发酵过程中混合有机肥中的大量活性酶以及有益菌得以在耕层中繁殖，并逐渐沉积于耕层底部与含碱层，可起到控碱压盐的效果，永久改善了土壤性质。
经本方法改良过的盐碱地，团粒结构得到明显增强，水稻根系在生长过程中受到的阻力减小，且可以接触到更充足的氧气与土壤中的养分，进而满足了水稻在不同生长期的需求。同时，由于土壤碱性减弱以及可溶性盐的排出，田块灌洗水的水质得到了明显的改善，洗田水的pH值显著下降(由原9.0下降至7.5)。因此，本发明不仅改善了土壤本身性状，同时也改善了水田灌洗水的水质，避免了水污染。另外，本发明采用的原料主要为农业或工业废弃物，如脱硫石膏、水稻秸秆以及牛粪等，有利于上述废弃物的循环再利用，因此是一种可持续性发展的土壤改良方法。
首先，本发明提供了一种可持续性盐碱地水田改良方法，包括下述步骤：
(1)秋后翻耕：水稻收获后进行秋后翻耕，同时施入脱硫石膏，脱硫石膏的施用量为2.5kg/m2，翻耕深度为20cm；翻耕完成后，进行冬灌，以此排出脱硫石膏与土壤中钠盐置换反应的产物；
(2)水稻秸秆预处理：水稻收获作业完成后，使用碾压装置对收割的水稻秸秆进行碾压，将碾压过的秸秆切割为长度不超过5cm的小段；将切割后的秸秆段堆垛压实，并在堆垛过程中分层均匀洒水，每立方米秸秆垛洒水50升，分十次洒完，每10cm厚的秸秆层洒水5升；
(3)混合有机肥制备：将脱水牛粪和上述预处理过的水稻秸秆以4:6的重量比例进行混合搅拌，并在混合搅拌过程中加入相当于混合物总重量1-4％的生物菌剂，完全混匀后堆积压实并覆以塑料布，进行发酵堆肥，发酵过程15-20日，发酵过程中隔日翻肥一次以保持肥料腐熟程度一致，发酵完成后即得到混合有机肥；
(4)春季翻耕：在春季翻耕时施入上述混合有机肥，施入量为13吨/公顷，与土壤翻耕均匀，翻耕厚度为20-25cm。
进一步地，本发明水田改良方法其第(3)步骤还可按照下述方法完成：
(3)混合有机肥制备：将脱水牛粪和上述预处理过的水稻秸秆以4:6的重量比例进行混合搅拌，并在混合搅拌过程中加入相当于混合物总重量3％的生物菌剂、5％的蛇苔干粉和3％的火山石粉，完全混匀后堆积压实并覆以塑料布，进行发酵堆肥，发酵过程15-20日，发酵过程中隔日翻肥一次以保持肥料腐熟程度一致，发酵完成后即得到混合有机肥。
优选地，上述水田改良方法其第(3)步骤中所述生物菌剂为下述成分中的至少一种：根瘤菌菌剂、固氮菌菌剂、解磷微生物菌剂、解钾微生物菌剂、硅酸盐微生物菌剂、光合细菌菌剂、有机物料腐熟剂、促生菌剂、菌根菌剂、生物修复菌剂。
其次，本发明还提供了一种混合有机肥，该混合有机肥经下述方法制得：
(1)水稻秸秆预处理：水稻收获作业完成后，使用碾压装置对收割的水稻秸秆进行碾压，将碾压过的秸秆切割为长度不超过5cm的小段；将切割后的秸秆段堆垛压实，并在堆垛过程中分层均匀洒水，每立方米秸秆垛洒水50升，分十次洒完，每10cm厚的秸秆层洒水5升；
(2)混合有机肥制备：将脱水牛粪和上述预处理过的水稻秸秆以4:6的重量比例进行混合搅拌，并在混合搅拌过程中加入相当于混合物总重量1-4％的生物菌剂，完全混匀后堆积压实并覆以塑料布，进行发酵堆肥，发酵过程15-20日，发酵过程中隔日翻肥一次以保持肥料腐熟程度一致，发酵完成后即得到混合有机肥。
进一步地，上述混合有机肥制备方法中第(2)步骤还可按照下述方法完成：
(2)混合有机肥制备：将脱水牛粪和上述预处理过的水稻秸秆以4:6的重量比例进行混合搅拌，并在混合搅拌过程中加入相当于混合物总重量3％的生物菌剂、5％的蛇苔干粉和3％的火山石粉，完全混匀后堆积压实并覆以塑料布，进行发酵堆肥，发酵过程15-20日，发酵过程中隔日翻肥一次以保持肥料腐熟程度一致，发酵完成后即得到混合有机肥。
优选地，上述混合有机肥制备方法第(2)步骤中所述生物菌剂为下述成分中的至少一种：根瘤菌菌剂、固氮菌菌剂、解磷微生物菌剂、解钾微生物菌剂、硅酸盐微生物菌剂、光合细菌菌剂、有机物料腐熟剂、促生菌剂、菌根菌剂、生物修复菌剂。
此外，本发明还涉及上述混合有机肥在制备复合肥料或土壤改良剂中的应用。
与现有盐碱地土壤改良剂相比，本发明方法具有以下特点：
(1)将脱硫石膏和混合有机肥结合施用，进一步改善了盐碱土壤的改良效果，提高了改良后土壤的栽培效率，经我们在位处吉林省西部松嫩平原周边的中度～重度盐碱地水田进行的试验田土壤改良试验证实，本发明方法可显著提高改良盐碱地的水稻产量。
(2)本发明方法将常规的施用脱硫石膏后接续翻灌技术转变为“秋翻冬灌”的方法，为脱硫石膏中的硫酸钙与土壤中的钠离子提供了充足的反应时间，使得冬灌的排盐作业可以达到更好的效果。
(3)本发明方法及混合有机肥所采用的原料主要为农业或工业废弃物，如脱硫石膏、水稻秸秆以及牛粪等，在减少上述废弃物对生态环境的污染的同时，还有利于上述废弃物的循环再利用，因此是一种可持续性发展的土壤改良方法。
(4)本发明混合有机肥以牧场的牛粪和农场收获的水稻秸秆为主要原料，配合生物菌剂、蛇苔干粉、火山石粉等原料混合发酵而成，可进一步促进土壤团粒结构的形成，并利用活性酶、有益菌、蛇苔活性成分、火山石矿物成分等在耕层中共同作用，起到控碱压盐的效果，永久改善土壤性质。
(5)本发明不仅改善了土壤本身性状，同时也改善了水田灌洗水的水质，由于土壤碱性减弱以及可溶性盐的排出，田块灌洗水的水质得到了明显的改善，洗田水的pH值显著下降(由原9.0下降至7.5)，避免了水污染。
具体实施方式
以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。
在进一步描述本发明具体实施方式之前，应理解，本发明的保护范围不局限于下述特定的具体实施方案；还应当理解，本发明实施例中使用的术语是为了描述特定的具体实施方案，而不是为了限制本发明的保护范围。
除非另外定义，本发明中使用的所有技术和科学术语与本技术领域技术人员通常理解的意义相同。除实施例中使用的具体方法、设备、材料外，根据本技术领域的技术人员对现有技术的掌握及本发明的记载，还可以使用与本发明实施例中所述的方法、设备、材料相似或等同的现有技术的任何方法、设备和材料来实现本发明。
在本发明中，若非特指，所有的份、百分比均为重量单位，所有的设备和原料等均可从市场购得或是本行业常用的。下述实施例中的方法，如无特别说明，均为本领域的常规方法。
实施例
在位处吉林省西部松嫩平原周边的中度～重度盐碱地水田进行试验田土壤改良栽培对照试验，在同一片试验田中划分出5个试验田块，分别按照下述方法进行改良处理，然后进行水稻栽培对照试验。
各试验组的改良处理方法如下：
1、试验1组改良处理方法：
(1)秋后翻耕：水稻收获后进行秋后翻耕，同时施入脱硫石膏，脱硫石膏的施用量为2.5kg/m2，翻耕深度为20cm；翻耕完成后，进行冬灌，以此排出脱硫石膏与土壤中钠盐置换反应的产物；
(2)春季翻耕：在春季时再进行一次翻耕，翻耕厚度为20-25cm。
2、试验2组改良处理方法：
(1)秋后翻耕：水稻收获后进行秋后翻耕，翻耕完成后，进行冬灌；
(2)水稻秸秆预处理：水稻收获作业完成后，使用碾压装置对收割的水稻秸秆进行碾压，将碾压过的秸秆切割为长度不超过5cm的小段；将切割后的秸秆段堆垛压实，并在堆垛过程中分层均匀洒水，每立方米秸秆垛洒水50升，分十次洒完，每10cm厚的秸秆层洒水5升；
(3)混合有机肥制备：将脱水牛粪和上述预处理过的水稻秸秆以4:6的重量比例进行混合搅拌，并在混合搅拌过程中加入相当于混合物总重量3％的生物菌剂，生物菌剂由等重量的根瘤菌菌剂、固氮菌菌剂、解钾微生物菌剂、光合细菌菌剂和有机物料腐熟剂混合而成，完全混匀后堆积压实并覆以塑料布，进行发酵堆肥，发酵过程15日，发酵过程中隔日翻肥一次以保持肥料腐熟程度一致，发酵完成后即得到混合有机肥；
(4)春季翻耕：在春季翻耕时施入上述混合有机肥，施入量为13吨/公顷，与土壤翻耕均匀，翻耕厚度为20-25cm。
3、试验3组改良处理方法：
(1)秋后翻耕：水稻收获后进行秋后翻耕，同时施入脱硫石膏，脱硫石膏的施用量为2.5kg/m2，翻耕深度为20cm；翻耕完成后，进行冬灌，以此排出脱硫石膏与土壤中钠盐置换反应的产物；
(2)水稻秸秆预处理：水稻收获作业完成后，使用碾压装置对收割的水稻秸秆进行碾压，将碾压过的秸秆切割为长度不超过5cm的小段；将切割后的秸秆段堆垛压实，并在堆垛过程中分层均匀洒水，每立方米秸秆垛洒水50升，分十次洒完，每10cm厚的秸秆层洒水5升；
(3)混合有机肥制备：将脱水牛粪和上述预处理过的水稻秸秆以4:6的重量比例进行混合搅拌，并在混合搅拌过程中加入相当于混合物总重量3％的生物菌剂，生物菌剂由等重量的根瘤菌菌剂、固氮菌菌剂、解钾微生物菌剂、光合细菌菌剂和有机物料腐熟剂混合而成，完全混匀后堆积压实并覆以塑料布，进行发酵堆肥，发酵过程15日，发酵过程中隔日翻肥一次以保持肥料腐熟程度一致，发酵完成后即得到混合有机肥；
(4)春季翻耕：在春季翻耕时施入上述混合有机肥，施入量为13吨/公顷，与土壤翻耕均匀，翻耕厚度为20-25cm。
4、试验4组改良处理方法：
(1)秋后翻耕：水稻收获后进行秋后翻耕，同时施入脱硫石膏，脱硫石膏的施用量为2.5kg/m2，翻耕深度为20cm；翻耕完成后，进行冬灌，以此排出脱硫石膏与土壤中钠盐置换反应的产物；
(2)水稻秸秆预处理：水稻收获作业完成后，使用碾压装置对收割的水稻秸秆进行碾压，将碾压过的秸秆切割为长度不超过5cm的小段；将切割后的秸秆段堆垛压实，并在堆垛过程中分层均匀洒水，每立方米秸秆垛洒水50升，分十次洒完，每10cm厚的秸秆层洒水5升；
(3)混合有机肥制备：将脱水牛粪和上述预处理过的水稻秸秆以4:6的重量比例进行混合搅拌，并在混合搅拌过程中加入相当于混合物总重量3％的生物菌剂、5％的蛇苔干粉和3％的火山石粉，生物菌剂由等重量的根瘤菌菌剂、固氮菌菌剂、解钾微生物菌剂、光合细菌菌剂和有机物料腐熟剂混合而成，完全混匀后堆积压实并覆以塑料布，进行发酵堆肥，发酵过程15日，发酵过程中隔日翻肥一次以保持肥料腐熟程度一致，发酵完成后即得到混合有机肥；
(4)春季翻耕：在春季翻耕时施入上述混合有机肥，施入量为13吨/公顷，与土壤翻耕均匀，翻耕厚度为20-25cm。
5、对照组处理方法：
无改良措施，常规肥药施用方案。
水稻栽培对照试验结果如下表1所示：
表1水稻栽培对照试验结果
以上对本发明优选的具体实施方式和实施例作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施方式和实施例，在本领域技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明构思的前提下作出各种变化。

Claims (7)

1.一种可持续性盐碱地水田改良方法，其特征在于所述水田改良方法包括下述步骤：
(1)秋后翻耕：水稻收获后进行秋后翻耕，同时施入脱硫石膏，脱硫石膏的施用量为2.5kg/m2，翻耕深度为20cm；翻耕完成后，进行冬灌，以此排出脱硫石膏与土壤中钠盐置换反应的产物；
(2)水稻秸秆预处理：水稻收获作业完成后，使用碾压装置对收割的水稻秸秆进行碾压，将碾压过的秸秆切割为长度不超过5cm的小段；将切割后的秸秆段堆垛压实，并在堆垛过程中分层均匀洒水，每立方米秸秆垛洒水50升，分十次洒完，每10cm厚的秸秆层洒水5升；
(3)混合有机肥制备：将脱水牛粪和上述预处理过的水稻秸秆以4:6的重量比例进行混合搅拌，并在混合搅拌过程中加入相当于混合物总重量1-4％的生物菌剂，完全混匀后堆积压实并覆以塑料布，进行发酵堆肥，发酵过程15-20日，发酵过程中隔日翻肥一次以保持肥料腐熟程度一致，发酵完成后即得到混合有机肥；
(4)春季翻耕：在春季翻耕时施入上述混合有机肥，施入量为13吨/公顷，与土壤翻耕均匀，翻耕厚度为20-25cm。
2.如权利要求1所述的水田改良方法，其中第(3)步骤按照下述方法完成：(3)混合有机肥制备：将脱水牛粪和上述预处理过的水稻秸秆以4:6的重量比例进行混合搅拌，并在混合搅拌过程中加入相当于混合物总重量3％的生物菌剂、5％的蛇苔干粉和3％的火山石粉，完全混匀后堆积压实并覆以塑料布，进行发酵堆肥，发酵过程15-20日，发酵过程中隔日翻肥一次以保持肥料腐熟程度一致，发酵完成后即得到混合有机肥。
3.如权利要求1或2所述的水田改良方法，其特征在于其第(3)步骤中所述生物菌剂为下述成分中的至少一种：根瘤菌菌剂、固氮菌菌剂、解磷微生物菌剂、解钾微生物菌剂、硅酸盐微生物菌剂、光合细菌菌剂、有机物料腐熟剂、促生菌剂、菌根菌剂、生物修复菌剂。
4.一种混合有机肥，其特征在于所述混合有机肥经下述方法制得：
(1)水稻秸秆预处理：水稻收获作业完成后，使用碾压装置对收割的水稻秸秆进行碾压，将碾压过的秸秆切割为长度不超过5cm的小段；将切割后的秸秆段堆垛压实，并在堆垛过程中分层均匀洒水，每立方米秸秆垛洒水50升，分十次洒完，每10cm厚的秸秆层洒水5升；
(2)混合有机肥制备：将脱水牛粪和上述预处理过的水稻秸秆以4:6的重量比例进行混合搅拌，并在混合搅拌过程中加入相当于混合物总重量1-4％的生物菌剂，完全混匀后堆积压实并覆以塑料布，进行发酵堆肥，发酵过程15-20日，发酵过程中隔日翻肥一次以保持肥料腐熟程度一致，发酵完成后即得到混合有机肥。
5.如权利要求4所述的混合有机肥，其中第(2)步骤按照下述方法完成：
(2)混合有机肥制备：将脱水牛粪和上述预处理过的水稻秸秆以4:6的重量比例进行混合搅拌，并在混合搅拌过程中加入相当于混合物总重量3％的生物菌剂、5％的蛇苔干粉和3％的火山石粉，完全混匀后堆积压实并覆以塑料布，进行发酵堆肥，发酵过程15-20日，发酵过程中隔日翻肥一次以保持肥料腐熟程度一致，发酵完成后即得到混合有机肥。
6.如权利要求4或5所述的混合有机肥，其特征在于其第(2)步骤中所述生物菌剂为下述成分中的至少一种：根瘤菌菌剂、固氮菌菌剂、解磷微生物菌剂、解钾微生物菌剂、硅酸盐微生物菌剂、光合细菌菌剂、有机物料腐熟剂、促生菌剂、菌根菌剂、生物修复菌剂。
7.如权利要求4或5所述的混合有机肥在制备复合肥料或土壤改良剂中的应用。
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